Проектный расчет платформы на вертикальные нагрузки

Вертикальные нагрузки, действующие на платформу, склады­ваются из нагрузок от веса металлоконструкций механизмов и силовой установки поворотной части, а также реакций рабочего оборудования, надстройки и механизмов.

За расчетное положение при копании ковшом прямой лопаты принимают положение, когда подъемные канаты вертикальны, а рукоять горизонтальна. При этом рассматри­вают работу в наиболее тяжелом для рассчитываемой машины за­бое. При оборудовании крана за расчетное положение принимают начало подъема максимального груза на соответствующем вылете.

Вид расчетной схемы зависит от количества продольных и по­перечных балок и точек приложения к ним нагрузок. При этом полагают, что между перекрещивающимися балками имеется шар­нирная связь, обеспечивающая равенство их прогибов в этом узле. В платформах малых машин имеются две продольные и не­сколько поперечных балок, внешняя нагрузка симметрична от­носительно ее продольной оси. В этом случае можно расчленить платформу на составляющие ее балки и рассчитывать их в опре­деленной последовательности с учетом имеющихся связей между балками. Проводя такой расчет платформы, представляется воз­можным путем надлежащего подбора параметров балок обеспе­чить наибольшую долговечность опорно-поворотного устройства. На рисунок 2.27 представлены расчетные схемы для основных видов платформ, изображенных на рисунок 2.26. Все действующие на плат­форму нагрузки приведены к продольным и поперечным балкам. В этих схемах (рисунок 14.27):

P₁, P₂, P₃— нагрузки, вызванные соответственно весом про­тивовеса и силовой установки, вертикальными составляющими реакций от задней стойки над­стройки и весами механизмов с учетом действую­щих в них усилий (натяжение канатов, усилие в штоках гидроцилиндров);

P₄, P₅— нагрузки от вертикальных составляющих уси­лий соответственно в пятах стрелы и передней стойки надстройки;

R_Ц — реакции в центральной цапфе;

R_зах— реакции в катках-захватах;

R_k1 и R_k2— реакции в продольных и поперечной балках под передними катками или роликами (шариками);

R_K3 и R_K4— реакции в продольных и поперечной балках, воспринимаемые задней частью роликового (ша­рикового) опорно-поворотного круга.

Реакции опорного круга передаются на платформу в точках пересечения его с продольными и поперечными балками через верхний опорный сектор каткового устройства или опорное кольцо роликового (шарикового) круга. Распределение суммарной реак­ции, приходящейся на переднюю часть опорно-поворотного устрой­ства R_K =R_K2 + 2R_K1, зависит от жесткости балок платформы и зазора в центральной цапфе, захватах или в хвостовой части роликового (шарикового) круга.

Приняв для работы опорно-поворотного устройства наилучший случай, когда катки или шарики в передней части равномерно на­гружены, нетрудно найти, что в расчетных схемах, показанных на рисунок 2.27, а и в, продольные балки должны воспринять по ¹/₄R_K, а передняя поперечная балка ^l/₂R_K.

В платформах (рисунок 2.27, б и г) реакции под продольными и под передней поперечной балками составят ¹/₃R_K. В платформе (рисунок 2.27, д) составляющие R_K1 и R_K2, а также R_ц могут быть най­дены только при раскрытии статической неопределимости всей системы с учетом зазора в центральной цапфе или катках-захватах.

Рисунок 14.27. Схемы расположения балок в поворотных платформах: а и б – с катками и центральной цапфой; в – с катками –захватами; г – с роликовым или шариковым кругом; д – с катками и центральной цапфой

Однако в первом приближении и здесь можно задаться R_Kl и R_K2 . В данном случае они могут быть приняты исходя из равно­мерного распределения нагрузки между передними катками, рав­ными ¹/₃R_K.

Зная относительные величины и места приложения составляю­щих R_K, находим положение их равнодействующей относительно продольной оси платформы и из суммы моментов относительно этой равнодействующей определим R_ц, R_зax или R_K3, R_K4. При определении R_K3 и R_K4 представляется возможным идти тем же путем, каким решалась аналогичная задача применительно к пе­редним опорным каткам и роликам (шарикам), т. е. найти равно­действующую этих реакций R_p.

Реакция в центральной цапфе, катках-захватах или в задних роликах (шариках) соответственно будет

; (14.110)

;

,

где а₁, а₂, а₃, а₄, а_зах, а_р, а_ц — расстояния от положения равно­действующей R_K до соответствующих нагрузок.

Реакцию катков или шариков R_K находят из суммы проекций всех сил на вертикальную ось.

Дальнейший расчет платформ малых и больших машин разли­чен. В машинах малой мощности находят нагрузки на каждую балку и подбирают их сечения.

Не останавливаясь, ввиду простоты, на расчете балок Б1 и Б2, рассмотрим расчет продольных Б„_р и передней поперечной БЗ ба­лок платформы (рисунок 14.27, а — г).

Расчетные схемы для одной из продольных балок (правой) при­ведены на рисунок 14.28. Схема а в общем виде применима для платформ с работающей центральной цапфой (рисунок 14.27, а и б). В каждом кон­кретном случае в нее должны быть подставлены только соответ­ствующие значения R_Kl и R_K2.

Расчетная схема, изображенная на рисунок 2.28, б, соответствует платформе с катками-захватами (рисунок 14.27, в), а изображенная на рисунок 2.28, в — платформе с роликовым или шариковым кругом. Построив эпюру изгибающих моментов, определим требуемый мо­мент сопротивления сечения и выберем в соответствии с ним пара­метры сечения балки.

Сечение передней поперечной балки БЗ определим исходя из действующих на нее нагрузок и условия равенства перемещений точки А, принадлежащей одновременно продольной и поперечной балкам.

Перемещение точки А продольной балки при работающей центральной цапфе, катках-захватах или задних роликах (шариках) соответственно определяется зависимостями

; (14.111)

;

,

Рисунок 14.28. Схемы к расчету продольной балки платформы:

а- с катками и центральной цапфой;

б- с катками-захватами; в – с роликовым или шариковым кругом

где - вертикальное перемещение продольной балки в точке А, вызванное ее прогибом;

- вертикальное перемещение продольной балки в точке В, вызванное зазором S_ц под гайкой центральной цапфы и прогибом поперечной балки Б2 в средней ее части при действии нагрузки R_ц

- вертикальное перемещение продольной балки в точке С, вызванное соответственно зазором S, в катках- захватах или зазором S_P в хвостовой части роликового (шарикового) круга.

Вертикальное перемещение в точке А определим согласно зависимости, интегрируя эпюры и М_Р , изображенные на рисунке 9.4.

Вертикальное перемещение в точке В найдем из выражения

(14.112)

Расчетная схема для определения сечения поперечной балки в силу симметрии схемы и нагрузок имеет вид, представленный на рисунок 14.29. В этой схеме нагрузка, равная R_K, соответствует платформам, расчетные схемы которых изображены на рисунок 2.27, а и в, а. нагрузка, равная R_K, — платформам на рисунок 14.27, б и г.

Прогиб конца балки БЗ в точке А для платформ, расчетные схемы которых изображены на рисунок 2.27, а и в, определяют по за­висимости

, (14.113)

Рисунок 14.29. Расчетная схема передней поперечной балки платформы

а для а для платформы, расчетные схемы которых приведены на рисунок 14.27. б и г, — по зависимости

. (14.114)

Отсюда необходимый момент инерции сечения J₃ передней по­перечной балки БЗ для этих платформ будет равен соответственно

; (14.115)

, (14.116)

где определяется по зависимостям (14.111), (14.112), (14.113).

При проектировании платформы, имеющей больше двух про­дольных балок (см. рисунок 14.26, д), ее следует рассматривать как си­стему перекрестных балок и использовать методику расчета, из­ложенную.